輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七

1、第7章輸入輸出接口2022/7/141輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七第7章 輸入輸出接口主要內(nèi)容：7.1 I/O接口基礎(chǔ)和傳送方式7.2 中斷技術(shù)7.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8253/8254)7.4 并行口8255A7.5 A/D和D/A轉(zhuǎn)換學(xué)時(shí)分配：18學(xué)時(shí)2022/7/142輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七第五節(jié) A/D和D/A轉(zhuǎn)換mov ax,12hcall displayJmp 1234h2022/7/143輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七主要內(nèi)容模擬量輸入輸出通道的組成D/A轉(zhuǎn)換器原理及連接使用方法A/D轉(zhuǎn)換器原理及連接使用方法數(shù)據(jù)采集A/D、D/A接口設(shè)計(jì)要點(diǎn)7.

2、5 A/D和D/A轉(zhuǎn)換2022/7/144輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七主要內(nèi)容：7.5.1 概述7.5.2 8253編程7.5.3 8253在IBM PC系列機(jī)上的應(yīng)用7.5.4 8253在擴(kuò)充定時(shí)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用7.5 A/D和D/A轉(zhuǎn)換學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)2022/7/145輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七 模擬量I/O接口的作用：實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境連續(xù)變化的模擬量 例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量 計(jì)算機(jī)內(nèi)部離散的數(shù)字量二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制7.5.1 概述 模擬量D/A傳感器執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出(過程控制)計(jì)算

3、機(jī)2022/7/146輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七模擬量與數(shù)字量模擬量連續(xù)變化的物理量數(shù)字量時(shí)間和數(shù)值上都離散的量模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADCDAC數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器2022/7/147輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七7.5.2模擬量I/O通道的組成模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)工業(yè)生產(chǎn)過程傳感器放大濾波多路轉(zhuǎn)換&采樣保持A/D轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換輸出接口微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入接口物理量變換信號(hào)處理信號(hào)變換I/O接口輸入通道輸出通道2022/7/148輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七模擬量輸入通道傳感器（Transducer）非電量電壓、電流 變送器（Transformer）

4、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)信號(hào)處理（Signal Processing）放大、整形、濾波 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（Multiplexer） 多選一采樣保持電路（Sample Holder，S/H）保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變A/D變換器（A/D Converter）模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 2022/7/149輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七模擬量輸出通道D/A變換器（D/A Converter）數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量低通濾波平滑輸出波形放大驅(qū)動(dòng)提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，電流2022/7/1410輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)現(xiàn)場信號(hào)1現(xiàn)場信號(hào)2現(xiàn)場信號(hào)n微型計(jì)算機(jī)放大器放大器放大器多路開關(guān)低通濾波傳感

5、器低通濾波傳感器低通濾波傳感器A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器數(shù)字信號(hào)受控對象控制信號(hào)模擬信號(hào)D/A轉(zhuǎn)換器放大驅(qū)動(dòng)電路傳感器將各種現(xiàn)場的物理量測量出來并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬電壓或電流） 放大器把傳感器輸出的信號(hào)放大到ADC所需的量程范圍低通濾波器用于降低噪聲、濾去高頻干擾，以增加信噪比多路開關(guān)把多個(gè)現(xiàn)場信號(hào)分時(shí)地接通到A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器周期性地采樣連續(xù)信號(hào)，并在A/D轉(zhuǎn)換期間保持不變2022/7/1411輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七DAC數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器模擬量數(shù)字量7.5.3數(shù)/模（D/A）變換器2022/7/1412輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七D/A轉(zhuǎn)換的基本原理數(shù)字量 按權(quán)相加

6、 模擬量1101B 123122021120 132022/7/1413輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七典型D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832特性：8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器T型電阻網(wǎng)絡(luò)差動(dòng)輸出2022/7/1414輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/7/1415輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF輸入寄存器DGNDDI0DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout2Iout1CSWR1WR2XFERDAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/7/1416輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七1. DAC0832的數(shù)字

7、接口8位數(shù)字輸入端DI0DI7（DI0為最低位）輸入寄存器（第1級(jí)鎖存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第2級(jí)鎖存）的控制端XFER*、WR2*2022/7/1417輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七直通鎖存器的工作方式兩級(jí)緩沖寄存器都是直通鎖存器LE1，直通（輸出等于輸入）LE0，鎖存（輸出保持不變）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout12022/7/1418輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七DAC0832的工作方式：直通方式LE1LE21輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0DI7D/A

8、轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout12022/7/1419輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七DAC0832的工作方式：單緩沖方式LE11，或者LE21兩個(gè)寄存器之一始終處于直通狀態(tài)另一個(gè)寄存器處于受控狀態(tài)（緩沖狀態(tài)）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout12022/7/1420輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七DAC0832的工作方式：雙緩沖方式兩個(gè)寄存器都處于受控（緩沖）狀態(tài)能夠?qū)σ粋€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)；輸入另一個(gè)數(shù)據(jù)LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout12022/7/1421輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)

9、容0422第七模擬量數(shù)字量模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC7.5.4模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器2022/7/1422輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七7.5.4模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器用途將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。類型計(jì)數(shù)型A/D變換器雙積分型A/D變換器逐位反饋型A/D變換器 2022/7/1423輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七A/D轉(zhuǎn)換的基本原理存在多種A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，各有特點(diǎn)，分別應(yīng)用于不同的場合4種常用的轉(zhuǎn)換技術(shù)計(jì)數(shù)器式逐次逼近式雙積分式并行式2022/7/1424輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介ADC0809

10、8通道（8路）輸入8位字長 逐位逼近型轉(zhuǎn)換時(shí)間100s 內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器2022/7/1425輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ADC0809地址鎖存和譯碼OE通道選擇開關(guān)ADDAADDBADDC1N0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN78位三態(tài)鎖存緩沖器DACVcc比較器CLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE逐次逼近寄存器SAR定時(shí)和控制D0D1D2D3D4D5D6D7EOC2022/7/1426輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDC

11、ADDBADDAALEIN0IN7比較器8路模擬開關(guān)逐位逼近寄存器SAR樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)輸出鎖存器時(shí)序與控制地址鎖存及譯碼D/A8個(gè)模擬輸入通道8選12022/7/1427輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七1. ADC0809的模擬輸入提供一個(gè)8通道的多路開關(guān)和尋址邏輯IN0IN7：8個(gè)模擬電壓輸入端ADDA、ADDB、ADDC：3個(gè)地址輸入線ALE：地址鎖存允許信號(hào)ALE的上升沿用于鎖存3個(gè)地址輸入的狀態(tài)，然后由譯碼器從8個(gè)模擬輸入中選擇一個(gè)模擬輸入端進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換2022/7/1428輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七2. ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序D0D7OEEOCSTART/

12、ALEADDA/B/CDATA100s2s+8T(最大)200ns(最小)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)2022/7/1429輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七3. ADC0809的數(shù)字輸出ADC0809內(nèi)部鎖存轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量具有三態(tài)數(shù)字量輸出端D0D7配合輸出允許信號(hào)OE當(dāng)輸出允許信號(hào)OE為高電平有效時(shí)，將三態(tài)鎖存緩沖器的數(shù)字量從D0D7輸出2022/7/1430輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七4.引腳功能 D7D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）IN0IN7：8通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道選擇）ALE：通道地址鎖存START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或

13、作為中斷申請OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）CLK：時(shí)鐘輸入（10KHz1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基準(zhǔn)參考電壓2022/7/1431輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七ADC0809的工作過程根據(jù)時(shí)序圖，ADC0809的工作過程如下：把通道地址送到ADDAADDC上，選擇模擬輸入； 在通道地址信號(hào)有效期間，ALE上的上升沿將該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；START引腳上的下降沿啟動(dòng)A/D變換；變換開始后，EOC引腳呈現(xiàn)低電平， EOC重新變?yōu)楦唠娖綍r(shí)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；OE信號(hào)打開輸出鎖存器的三態(tài)門送出結(jié)果 。2022/7/1432輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七ADC08

14、09與系統(tǒng)的連接 模擬輸入端INi單路輸入模擬信號(hào)可固定連接到任何一個(gè)輸入端地址線根據(jù)輸入線編號(hào)固定連接(高電平或低電平)多路輸入模擬信號(hào)按順序分別連接到輸入端要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號(hào)送到地址線上(動(dòng)態(tài)選擇)多路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入0輸入1輸入2輸入3輸入4CPU指定通道號(hào)單路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入+5V2022/7/1433輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七地址線ADDA-ADDC多路輸入時(shí)，通過一個(gè)接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：鎖存器74LS273，74LS373等（要占用一個(gè)I/

15、O地址）可編程并行接口8255（要占用四個(gè)I/O地址）CPU用一條OUT指令把通道地址通過接口芯片送給0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入DB74LS273Q2Q1Q0CP來自I/O譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0/CS來自I/O譯碼D0-D7A1A0A1A02022/7/1434輸入輸出接口技術(shù)第五節(jié)內(nèi)容0422第七 數(shù)據(jù)輸出線D0-D7內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到DB上也可另外通過一個(gè)輸入接口與DB相連上述兩種方法均需占用一個(gè)I/O地址D0-D7ADC0809DBOE來自I/O譯碼直接連DBD0-D7